JP6252774B2

JP6252774B2 - 吸気装置

Info

Publication number: JP6252774B2
Application number: JP2014089331A
Authority: JP
Inventors: 龍介木村; 真澄柴田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: JP2015206353A

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の吸気通路には、エアを濾過するためのフィルタエレメントを備えたエアクリーナが設けられている。また、吸気通路のフィルタエレメントよりも上流側に、エアに含まれるダストなどを遠心分離して除去するプリクリーナが設けられたものがある（例えば特許文献１参照）。プリクリーナは、エア流に旋回力を付与する旋回流発生装置を備えている。この旋回流発生装置は、円筒状のケーシングと、同ケーシングの中心部と内周面との間において同ケーシングの軸線に対して傾斜して配置された複数枚の羽根よりなる羽根群とを備えている。そして、エア流がケーシング内を通過する際に、羽根群によってエア流の流れの向きが変更されることで旋回流が発生する。

特開昭６３―１９２９５１号公報

ところで、ダストの分離効率を向上させるためには、旋回流の流速を高めてダストに作用する遠心力を増大させる必要がある。そこで、軸線に対する各羽根の傾斜角度を大きくしたり、羽根の数を増やしたりすることが考えられる。しかしながら、これらの場合には、旋回流の流速が高められる一方で圧力損失が増大するといった問題が生じる。

本発明の目的は、旋回流の流速を高めながらも圧力損失の増大を抑制することができる吸気装置を提供することにある。

上記目的を達成するための吸気装置は、筒状のケーシングと、同ケーシングの中心部と内周面との間において同ケーシングの軸線に対して傾斜して配置された複数枚の羽根よりなる羽根群とを備え、その羽根群の作用により前記ケーシング内を通過するエア流に対して旋回力を付与する旋回流発生装置と、前記ケーシングの上流側端部に接続される導入ダクトと、を備える。前記導入ダクトは、前記ケーシングと同軸上に配置された下流側ダクト部と、同下流側ダクト部の上流側に位置し、前記下流側ダクト部に流入するエア流に前記羽根群によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように同下流側ダクト部の軸線から偏倚された軸線を有する上流側ダクト部と、を有している。

同構成によれば、エア流が上流側ダクト部内を通過して下流側ダクト部内に流入すると、エア流が下流側ダクト部の軸線、すなわちケーシングの軸線を中心に旋回されるようになる。このエア流の旋回方向が羽根群によるエア流の旋回方向と同じであるため、羽根群によって旋回流の流速が高められることとなる。また、各羽根へのエア流の進入角度が小さくなることから、周方向において互いに隣接する羽根間をエア流が通過する際の圧力損失が低減される。

このように、ケーシングの軸線に対する羽根の傾斜角度を大きくしたり、羽根の数を増やしたりしなくとも、導入ダクトの形状を変更するだけで上記の作用を奏することができる。

本発明によれば、旋回流の流速を高めながらも圧力損失の増大を抑制することができる。

一実施形態の吸気装置の断面図。図１の２−２線に沿った断面図。図１のＡ方向から視た正面図。同実施形態の作用を説明するための模式図。

以下、図１〜図４を参照して、車載内燃機関の吸気装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、吸気装置は、内燃機関の吸気通路におけるエアクリーナのフィルタエレメントよりも上流側に位置するプリクリーナ１０を備えている。

プリクリーナ１０は、円筒状のケーシング１２と、その下流側端部において内周側に向けて突設されるとともに上流側に向けて延びる内筒部１４とを有している。
ケーシング１２の上流側端部の内周面には、ケーシング１２内を通過するエア流に対して旋回力を付与する羽根群ユニット１６が固設されている。

図１及び図２に示すように、羽根群ユニット１６は、円筒状の外筒部１７と、外筒部１７の中心部に位置するノーズコーン１８と、外筒部１７の内周面とノーズコーン１８との間に配置された複数枚の羽根１９ａ〜１９ｈとを備えている。各羽根１９ａ〜１９ｈは、周方向において等間隔にて設けられており、ケーシング１２の軸線Ｃ１に対して螺旋状に傾斜している。

図１に示すように、ケーシング１２の上流側端部には、ケーシング１２内にエアを導入するための導入ダクト３０が接続されている。
図１及び図３に示すように、導入ダクト３０は、ケーシング１２と同軸上に配置されるとともにケーシング１２の上流側端部に外嵌された下流側ダクト部３２と、下流側ダクト部３２の上流側に位置し、下流側ダクト部３２の下流側端部の内径よりも小さい内径を有する上流側ダクト部３４とを有している。また、上流側ダクト部３４の下流側部分は、下流側ダクト部３２に流入するエア流に羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように湾曲されている。すなわち、上流側ダクト部３４の軸線Ｃ２は、下流側ダクト部３２に流入するエア流に羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように下流側ダクト部３２の軸線Ｃ１に対して偏倚されている。また、下流側ダクト部３２の上流側端部は上流側ダクト部３４に向けて徐々に縮径されている。

図１に示すように、ケーシング１２の下流側端部の下部にはダスト取出口２０が形成され、同ダスト取出口２０にはダストカップ２２が取り付けられている。
次に、本実施形態の作用について説明する。

内燃機関の稼動に伴って吸気負圧が発生すると、導入ダクト３０を介してケーシング１２内にエアが導入される。このとき、上流側ダクト部３４の下流側部分が、下流側ダクト部３２に流入するエア流に羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向の旋回力を付与するように湾曲されている。このため、エア流が上流側ダクト部３４内を通過して下流側ダクト部３２内に流入すると、図３に二点鎖線にて示すように、エア流が下流側ダクト部３２の軸線Ｃ１、すなわちケーシング１２の軸線Ｃ１を中心に同図の時計回り方向に旋回されるようになる。このエア流の旋回方向が、羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向と同じであるため、羽根群ユニット１６によって旋回流の流速が高められることとなる。

また、羽根群ユニット１６の上流側において同羽根群ユニット１６の旋回方向と同方向にエア流が旋回されることから、図４に示すように、各羽根１９ａ，１９ｈへのエア流の進入角度αが小さくなる。従って、周方向において互いに隣接する羽根１９ａ〜１９ｈ間をエア流が通過する際の羽根群ユニット１６内をエア流が通過する際の圧力損失が低減される。

このように旋回流の流速が高められるため、エアに含まれる、より多くのダストなどがケーシング１２内において遠心分離され、ケーシング１２と内筒部１４との間の空間及びダスト取出口２０を通じてダストカップ２２内に回収される。そして、車両振動や内燃機関の吸気脈動などの振動がダストカップ２２に付与されると、ダストカップ２２が開閉動作されてダストなどが外部に排出される。

以上説明した本実施形態に係る吸気装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）導入ダクト３０は、ケーシング１２と同軸上に配置された下流側ダクト部３２と、下流側ダクト部３２の上流側に位置する上流側ダクト部３４とを有している。上流側ダクト部３４は、下流側ダクト部３２に流入するエア流に羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように下流側ダクト部３２の軸線Ｃ１に対して偏倚された軸線Ｃ２を有している。

こうした構成によれば、ケーシング１２の軸線Ｃ１に対する羽根１９ａ〜１９ｈの傾斜角度を大きくしたり、羽根１９ａ〜１９ｈの数を増やしたりしなくとも、導入ダクト３０の形状を変更するだけで、旋回流の流速を高めてダストの分離効率を高めながらも圧力損失の増大を抑制することができる。

（２）上流側ダクト部３４の下流側部分は、下流側ダクト部３２に流入するエア流に羽根群ユニット１６によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように湾曲されている。

こうした構成によれば、エア流が上流側ダクト部３４内を通過して下流側ダクト部３２内に流入すると、エア流がケーシング１２の軸線Ｃ１を中心に円滑に旋回されるようになる。

なお、上記実施形態を以下のように変更することもできる。
・羽根群ユニットを構成する羽根の数や傾斜角度を任意に変更することができる。
・上流側ダクト部の下流側部分を直線状に形成することもできる。

１０…旋回流発生装置、１２…ケーシング（筒部）、１４…内筒部、１６…羽根群ユニット、１７…外筒部、１８…ノーズコーン、１９ａ〜１９ｈ…羽根、２０…ダスト取出口、２２…ダストカップ、３０…導入ダクト、３２…下流側ダクト部、３４…上流側ダクト部、Ｃ１…軸線、Ｃ２…軸線。

Claims

筒状のケーシングと、同ケーシングの中心部と内周面との間において同ケーシングの軸線に対して傾斜して配置された複数枚の羽根よりなる羽根群とを備え、その羽根群の作用により前記ケーシング内を通過するエア流に対して旋回力を付与する旋回流発生装置と、前記ケーシングの上流側端部に接続される導入ダクトと、を備える吸気装置であって、
前記導入ダクトは、前記ケーシングと同軸上に配置された下流側ダクト部と、同下流側ダクト部の上流側に位置する上流側ダクト部とを有し、
前記上流側ダクト部は、前記下流側ダクト部に流入するエア流に前記羽根群によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように同下流側ダクト部の軸線から偏倚された軸線を有するとともに、前記ケーシングの軸線を含む断面で視た場合にも前記ケーシングの軸線を含む仮想線において前記下流側ダクト部の方向へ向けて視た場合にも前記下流側ダクト部に流入するエア流に前記羽根群によるエア流の旋回方向と同方向の旋回力を付与するように湾曲されている、
吸気装置。